CN112886090A - 一种双层铝壳 - Google Patents

Abstract

本发明属于锂离子电池技术领域，具体为一种双层铝壳，包括外层的外壳和套装于外壳内的内壳，且外壳和内壳的顶部开口，还包括盖合在外壳顶部的顶盖，所述顶盖上设置正极柱和负极柱以及防爆阀，并设置连通电解液腔的注液孔；所述外壳和内壳之间形成药液腔，且药液腔设置注液通道；该双层铝壳还设置热管组件，热管组件下部设置安装头，热管组件通过安装头安装在外壳上并使得热管内腔与药液腔连通，且至少热管组件的上段高于顶盖。本发明中，内壳套装于外壳中，其中内壳内放置极板，外壳和内壳之间的药液腔用于填充制冷药液，根据热管的降温原理，热蒸汽在热管组件的上部完成冷凝，从而实现热量的集中、快速散发。

Description

一种双层铝壳

技术领域

本发明属于铝壳锂离子电池技术领域，具体为一种双层铝壳。

背景技术

现有铝壳电池是单层冲压铝壳，铝壳散热良好，但是铝壳电芯与电池包(电池模组)外壳之间存在界面，需要使用导热胶才能将铝壳的热量通过电池包传递到外部。然而，使用现有铝壳做成的电池包只能通过外壳自然导热或较小的接触面进行热传递，此方式的导热效果不佳、电芯之间的温度差异加大。另外，为防止电池包内部电芯热扩散影响到其他电芯，一般电芯之间需要做隔热处理，但是同时又要考虑电芯散热。隔热和散热是一对矛盾，很难将两者性能发挥到最优。因此，使用现有铝壳做成的电池包散热慢，容易造成热量集聚，这会增加电池的热失控几率。而当电池热失控时，铝壳内部会产生高温高压气体、使铝壳膨胀，破裂造成起火燃烧。发热的电池会将热量传递给相邻的电池，造成其他电池的热失控、鼓胀、起火的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双层铝壳，该双层铝壳具有热管结构，电池内部的热量会通过制冷药液传递，并在热管的作用下集中散失，从而克服现有铝壳表面散热所存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双层铝壳，包括外层的外壳和套装于外壳内的内壳，其中内壳内部为电解液腔，且外壳和内壳的顶部开口，还包括盖合在外壳顶部的顶盖，所述顶盖上设置正极柱和负极柱以及防爆阀，并设置连通电解液腔的注液孔；所述外壳和内壳之间形成药液腔，且药液腔设置注液通道；该双层铝壳还设置热管组件，热管组件下部设置安装头，热管组件通过安装头安装在外壳上并使得热管内腔与药液腔连通，且至少热管组件的上段高于顶盖。

在上述技术方案中，内壳套装于外壳中，其中内壳内放置极板，外壳和内壳之间的药液腔用于填充制冷药液，当极板发热时，热量传递给药液腔中的制冷药液，制冷药液受热蒸发，而热蒸汽进入热管组件中，根据热管的降温原理，热蒸汽在热管组件的上部完成冷凝，从而实现快速降温的功能，即，该双层铝壳的大部分热量由热管组件散发。另外，药液腔以及内部的制冷药液还可以起到电池之间的隔热作用。对于使用这种铝壳的电池做成的电池包，可将热管组件伸出电池包壳体之外，从而可以将电池热量直接传递到电池包外部，避免电池包内温度集聚并引起事故。

优选地，所述热管组件包括热管和设置在热管表面的散热片。散热片可以增加热管的表面积，从而提高热量散失效率。

优选地，所述热管采用扁平热管，其横截面为椭圆形或矩形或倒角矩形，扁平的热管可以减小热管的纵向占用空间，同时可以保持较大的散热面积，而且有利于后期加装对热管组件进行保护或降温的装置。

优选地，所述热管组件包括下部的垂直段以及上部的弯折段，弯折段相对于垂直段斜向上设置,且两部分的连接处弧形弯折。将热管组件弯折设置，可以降低铝壳的整体高度，同时使热管保持足够的有效工作长度，而斜向上设置的弯折段与垂直段弧形过渡连接，这可以便于蒸汽的流动以及冷凝水的快速汇聚流下。

作为注液孔与注液通道的一种优选方案，将注液孔与注液通道独立设置，其中注液通道为设置在外壳侧面的注药管II，该注药管II的内管口连通药液腔，外管口设置安装口；所述热管组件下部的安装头为带有内孔的安装头II，该安装头II连接注药管II的安装口。注液孔与注液通道分开设置有利于后期对注液孔与注液通道的封堵，同时可以避免特殊制冷液与电解液混合而影响电池的性能，而分开设置的注液孔与注液通道能够利用设备进行同时注液，提高生产效率；另外，还可以通过注液通道将制冷剂预先注入药液腔并完成热管组件的安装。

作为注液孔与注液通道的另一种优选方案，在顶盖上设置注液管，该注液管向下延伸形成注电解液管，所述注液孔从注液管的顶部向下贯穿注电解液管；所述注液通道为设置在注液管侧面的注药管I，注药管I的管孔连通注液孔，并且在注液管的前端设置连通药液腔的对接口；所述安装头为安装头I，该安装头I的下部为封堵头，上部为与热管组件内部连通的管状体，且在管状体侧面设置连通孔，当安装头I安装在注液管中后，安装头I下部的堵头堵塞注电解液管，且连通孔连通注药管I。在使用该铝壳制作电池时，在通过注液孔完成电解液的注入后，将药液注入设备的管口对准注药管I，不需要改变铝壳的工位就可以完成电解液和药液的注入，这可以简化生产工序；另外，将安装头I装入注电解液管后，对于注电解液管，安装头I可以对其进行二次密封，从而防止漏液。

优选地，所述顶盖的背面边缘设置向下延伸的导流沿，盖合顶盖后，导流沿填充在药液腔的上开口；所述导流沿向着注液通道的方向倾斜，且在靠近注液通道的部分被塑造成呈“^”型的集流沿，且集流沿的顶部连通注液通道。导流沿具有导向作用，当药液受热流动时，向上流动的高温药液在导流沿的作用下会向着注液通道快速流动，并在导流沿的最高处生成蒸汽，而在集流沿的作用下，蒸汽集中流向注液通道，从而实现蒸汽快速进入热管组件中，提高该双层铝壳的散热效率。

优选地，所述外壳的底部为一体焊接的底盖，并在底盖的正面中部设置向下凹陷的矩形卡槽，该卡槽的上沿为倒角结构，所述内壳的底部与卡槽匹配卡合。底盖正面的卡槽可以对内壳进行定位，同时作为内壳底部的支撑结构，卡槽与顶盖共同作用使内壳与外壳保持相对固定。

优选地，所述外壳的两个宽面有向着内壳凸起的内凹部，且内凹部的凸起部顶触内壳。内凹部相当于外壳宽面的肋板，可以有效增加宽面的抗压强度，即，内凹部顶触内壳，可以有效提高整个铝壳的抗膨胀性能。尤其是在外壳或内壳的宽度面设置支撑条，且使支撑条支撑外壳和内壳的宽度面，这可以使内壳的宽度面也有支撑点，进一步提高整个铝壳的抗膨胀性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明中铝壳的整体结构示意图；

图2为本发明中顶盖的拆分结构示意图；

图3为图2中顶盖的背面结构示意图；

图4为顶盖与外壳和内壳的配合结构示意图；

图5为外壳和内壳的剖切结构示意图；

图6为外壳和内壳的宽面的剖切结构示意图；

图7为热管的安装头的结构示意图；

图8为本发明中第二种铝壳实施例的平面结构示意图；

图9为图8中铝壳的剖切结构示意图；

图10为图8中安装头II与注药管II的拆分结构示意图。

图中，外壳1、顶盖2、热管组件3、弯折段4、垂直段5、内凹部6、内壳7、药液腔8、注液管9、注电解液管10、注药管I11、对接口12、导流沿13、集流沿14、底盖15、卡槽16、安装头I17、封堵头18、连通孔19、热管20、散热片21、基准线22、注药管II23、安装头II24、安装口25、支撑条26。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

图1-7为本发明的双层铝壳的第一个实施例，该双层铝壳包括外层的外壳1和套装于外壳内的内壳7，其中内壳7内部为电解液腔，且外壳1和内壳7的顶部开口，还包括盖合在外壳1顶部的顶盖，所述顶盖上设置正极柱和负极柱以及防爆阀；所述外壳1和内壳7之间形成药液腔8；该双层铝壳还设置热管组件3，热管组件3下部设置安装头，热管组件3通过安装头安装在外壳1上并使得热管内腔与药液腔8连通，且热管组件3的上段高于顶盖2。

具体地，为综合考虑热管的有效使用长度、占位空间以及散热效率，所述热管组件3包括热管20和设置在热管表面的散热片21。通过散热片21可以增加热管20的表面积，从而提高热量散失效率。另外，选用扁平状热管，其横截面为倒角矩形，这可以减小热管的纵向占用空间，使热管组件在铝壳的宽度方向延伸，以使其具有较大的散热面积。扁平状的热管也有利于后期加装对热管组件进行保护或降温的装置。如图4所示，将热管组件向着顶盖正上方弯折，使其包括下部的垂直段5以及上部的弯折段4，弯折段4相对于垂直段5斜向上设置,且两部分的连接处弧形弯折。将热管组件3弯折设置，可以降低铝壳的整体高度，同时使热管保持足够的有效工作长度，而斜向上设置的弯折段4与垂直段弧形过渡连接，这可以便于蒸汽的流动以及冷凝水的快速汇聚流下。

现有铝壳均具有一个注电解液孔(或注酸孔)，而作为双层铝壳，除了需要向内壳7中注入电解液，还需要向药液腔8中注入制冷药液。本发明提供的一种液体注入结构为：在顶盖2上设置注液管9，该注液管9向下延伸形成注电解液管10，所述注液孔从注液管9的顶部向下贯穿注电解液管10，且注电解液管10设置内螺纹；所述注液通道为设置在注液管9侧面的注药管I11，注药管I11的管孔连通注液孔，并且在注液管9的前端设置连通药液腔8的对接口12；所述安装头为安装头I17，该安装头I17的下部为带有外螺纹的封堵头，上部为与热管组件内部连通的管状体，且在管状体侧面设置连通孔19，当安装头I17与注电解液管10螺纹安装，且安装在注液管9中后，安装头I17下部的堵头堵塞注电解液管10，连通孔19连通注药管I11，从而实现对注电解液管10的封堵以及将热管组件连通药液腔，为了使连通孔19精准对准注药管I11，在安装头I17以及注液管9外周设置基准线22，当基准线22对准时，弯折段4位于顶盖2正上方，且连通孔19正对注药管I11的管口。在使用该铝壳制作电池时，在通过注液孔完成电解液的注入后，将药液注入设备的管口对准注药管I11，不需要改变铝壳的工位就可以完成电解液和药液的注入，这可以简化生产工序；另外，将安装头I17装入注电解液管10后，对于注电解液管10，安装头I17可以对其进行二次密封，从而防止漏液。

另外，当使用该铝壳的电池在工作时，内壳7中产生的热量传递到药液腔8中的制冷药液，制冷药液受热运动，即受热部分向上翻滚。基于此，在顶盖2的背面边缘设置向下延伸的导流沿13，盖合顶盖2后，导流沿13填充在药液腔8的上开口，即封堵药液腔8的开口；所述导流沿13向着注液通道的方向倾斜，且在靠近注液通道的部分被塑造成呈“^”型的集流沿14，且集流沿14的顶部连通注液通道。导流沿13具有导向作用，当药液受热流动时，向上流动的高温药液在导流沿13的作用下会向着注液通道快速流动，并在导流沿13的最高处形成生成蒸汽，而在集流沿14的作用下，蒸汽集中流向注液通道，从而实现蒸汽快速进入热管组件中，提高该双层铝壳的散热效率。

本实施例中，外壳1的底部为一体焊接的底盖15，即生产时，底盖与顶盖一样独立生产，然后分别焊接。该双层铝壳还设置对内壳进行定位以及提高铝壳抗形变性能的结构，其中，在底盖的正面中部设置向下凹陷的矩形卡槽16，该卡槽16的上沿为倒角结构，所述内壳7的底部与卡槽16匹配卡合。底盖15正面的卡槽16可以对内壳7进行定位，同时作为内壳7底部的支撑结构，卡槽16与顶盖2共同作用使内壳7与外壳1保持相对固定。另外，外壳1的两个宽面(即铝壳的厚度面)有向着内壳7凸起的内凹部6，且内凹部6的凸起部顶触内壳7。内凹部6相当于外壳1宽面的肋板，可以有效增加宽面的抗压强度，即，内凹部6顶触内壳7，可以有效提高整个铝壳的抗膨胀性能。另外，在外壳1的宽度面内侧设置支撑条，支撑条顶触内壳7的宽度面，这可以使内壳7的宽度面也有支撑点，进一步提高整个铝壳的抗膨胀性能。

图8-10为本发明提供的双层铝壳的第二个实施例，该实施例与第一实施例的主要区别在于液体注入结构。

本实施例中，将用于向内腔7中注电解液的注液孔与注液通道独立设置，其中注液通道为设置在外壳1侧面的注药管II23，该注药管II23的内管口连通药液腔8，外管口设置安装口25；所述热管组件3下部的安装头为带有内孔的安装头II24，该安装头II24连接注药管II23的安装口25。注液孔与注液通道分开设置有利于后期对注液孔与注液通道的封堵，同时可以避免特殊制冷液与电解液混合而影响电池的性能，而分开设置的注液孔与注液通道能够利用设备进行同时注液，提高生产效率；另外，还可以通过注液通道将制冷剂预先注入药液腔8并完成热管组件的安装。

上述两个实施例中，热管组件作为铝壳的快速散热结构，能将热量集中引导到热管内并集中散发。具体地，在使用该铝壳的电池中，当极板(内壳内部)发热时，热量传递给药液腔8中的制冷药液，制冷药液受热蒸发，而热蒸汽进入热管组件3中，根据热管的工作原理，热蒸汽在热管组件的上部完成冷凝，从而实现快速降温的功能，即，该双层铝壳的大部分热量由热管组件散发。对于使用这种铝壳的电池做成的电池包，可将热管组件3伸出电池包壳体之外，从而可以将电池热量直接传递到电池包外部，避免电池包内温度集聚并引起事故。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种双层铝壳，其特征在于：包括外层的外壳和套装于外壳内的内壳，其中内壳内部为电解液腔，且外壳和内壳的顶部开口，还包括盖合在外壳顶部的顶盖，所述顶盖上设置正极柱和负极柱以及防爆阀，并设置连通电解液腔的注液孔；所述外壳和内壳之间形成药液腔，且药液腔设置注液通道；该双层铝壳还设置热管组件，热管组件下部设置安装头，热管组件通过安装头安装在外壳上并使得热管内腔与药液腔连通，且至少热管组件的上段高于顶盖。

2.如权利要求1所述的一种双层铝壳，其特征在于：所述热管组件包括热管和设置在热管表面的散热片。

3.如权利要求1所述的一种双层铝壳，其特征在于：所述热管采用扁平热管，其横截面为椭圆形或矩形或倒角矩形。

4.如权利要求1所述的一种双层铝壳，其特征在于：所述热管组件包括下部的垂直段以及上部的弯折段，弯折段相对于垂直段斜向上设置,且两部分的连接处弧形弯折。

5.如权利要求1所述的一种双层铝壳，其特征在于：所述注液孔与注液通道独立设置，其中注液通道为设置在外壳侧面的注药管II，该注药管II的内管口连通药液腔，外管口设置安装口；所述热管组件下部的安装头为带有内孔的安装头II，该安装头II连接注药管II的安装口。

6.如权利要求1所述的一种双层铝壳，其特征在于：在顶盖上设置注液管，该注液管向下延伸形成注电解液管，所述注液孔从注液管的顶部向下贯穿注电解液管；所述注液通道为设置在注液管侧面的注药管I，注药管I的管孔连通注液孔，并且在注液管的前端设置连通药液腔的对接口；所述安装头为安装头I，该安装头I的下部为封堵头，上部为与热管组件内部连通的管状体，且在管状体侧面设置连通孔，当安装头I安装在注液管中后，安装头I下部的堵头堵塞注电解液管，且连通孔连通注药管I。

7.如权利要求1至6中任一项所述的一种双层铝壳，其特征在于：所述顶盖的背面边缘设置向下延伸的导流沿，盖合顶盖后，导流沿填充在药液腔的上开口；所述导流沿向着注液通道的方向倾斜，且在靠近注液通道的部分被塑造成呈“^”型的集流沿，且集流沿的顶部连通注液通道。

8.如权利要求1至6中任一项所述的一种双层铝壳，其特征在于：所述外壳的底部为一体焊接的底盖，并在底盖的正面中部设置向下凹陷的矩形卡槽，该卡槽的上沿为倒角结构，所述内壳的底部与卡槽匹配卡合。

9.如权利要求1至6中任一项所述的一种双层铝壳，其特征在于：所述外壳的两个宽面有向着内壳凸起的内凹部，且内凹部的凸起部顶触内壳。

10.如权利要求1至6中任一项所述的一种双层铝壳，其特征在于：在外壳的宽度面内侧或内壳的宽度面外侧设置支撑条，且支撑条支撑外壳和内壳的宽度面。

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